Учёные КБГУ создали «вечные» фильтры для воды
В Кабардино-Балкарском государственном университете им. Х. М. Бербекова разработали инновационные половолоконные мембраны, способные сохранять свои фильтрующие свойства после многократной жесткой стерилизации перегретым паром. Исследование, проведённое совместно с Институтом нефтехимического синтеза РАН, опубликовано в авторитетном международном журнале Separation and Purification Technology.
Традиционные мембранные фильтры, изготовленные из распространенных полимеров (полисульфона, полиэфирсульфона или поливинилиденфторида), со временем покрываются биопленками из микробов. Это снижает скорость фильтрации, повышает энергозатраты и сокращает срок службы оборудования. Стандартное решение – стерилизация в автоклаве, однако большинство материалов не выдерживают такого воздействия: под воздействием
Команда из КБГУ подошла к задаче с позиции материаловедения. В Центре прогрессивных материалов и аддитивных технологий вуза синтезировали три десятка модификаций полифениленсульфона — термостойкого конструкционного пластика. Каждый образец прошёл тщательный отбор: исследователи анализировали молекулярную массу и химическую архитектуру, пока не нашли оптимальный вариант.
«Из отобранного полимера коллеги из Института нефтехимического синтеза РАН (ИНХС РАН) сформировали половолоконные мембраны — тонкие пористые капилляры, стенки которых свободно пропускают воду, но блокируют вирусы, бактерии и растворённые примеси. Мы изучили микроструктуру, механические показатели и селективность, а затем подвергли образцы циклической паровой стерилизации», — поясняет Илья Борисов, ведущий научный сотрудник Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ.
Результаты превзошли ожидания: суммарно мембраны провели в автоклаве при 121 °C и давлении 1,3 бар 270 часов. После каждого цикла учёные фиксировали сохранность пористой структуры, прочностных характеристик и производительности. Как отметила соавтор работы, младший научный сотрудник ИНХС РАН Алиса Борисова, ни один из ключевых параметров не деградировал, хотя формально предельный ресурс материала так и не был исчерпан.
«Мы видим значительный запас прочности. Особенно ценно, что технология основана на методе фазового разделения (NIPS) и использует коммерчески доступный полимер — это открывает путь к масштабированию», — подчеркнула Борисова.
По оценке исследователей, разработка востребована в отраслях, где обеззараживание оборудования — обязательное условие: пищевая и фармацевтическая промышленность, биотехнологическое производство, медицинские учреждения. Кроме того, компактные мембранные модули могут стать решением для автономного водоснабжения отдалённых посёлков, где прокладка централизованных сетей экономически не оправдана.
В ближайших планах научного коллектива — переход от лабораторных образцов к промышленным партиям. Предстоит апробировать мембраны на реальных рабочих средах, оценить влияние загрязнителей и эксплуатационных нагрузок на долговечность, а также спроектировать готовый фильтрующий модуль.